CN103789511A

CN103789511A - 一种萤石球及其制备方法

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Publication number: CN103789511A
Application number: CN201410031114.2A
Authority: CN
Inventors: 叶蓬; 叶菊生
Original assignee: HONGAN COUNTY SHENGLUN METALLURGY AND MINERALS TECHNOLOGY INDUSTRIAL Co Ltd
Current assignee: HONGAN COUNTY SHENGLUN METALLURGY AND MINERALS TECHNOLOGY INDUSTRIAL Co Ltd
Priority date: 2014-01-22
Filing date: 2014-01-22
Publication date: 2014-05-14

Abstract

本发明涉及金属冶金中化渣、脱磷硫的助熔剂技术，具体是一种萤石球及其制备方法。本发明提供的萤石球，CaF₂的含量≥90wt%，SiO₂的含量≤5.25wt%，S的含量≤0.14wt%，P的含量≤0.033wt%，H₂O的含量≤1.02wt%。本发明提供的萤石球制备方法包括步骤：准备原料、混合原料、加入添加剂、压制成型、成品烘干。本发明避免了直接使用萤石矿粉加入到金属冶炼的设备中造成喷入深度不足而引起的金属冶炼脱硫、脱磷不均等问题。

Description

一种萤石球及其制备方法

技术领域

本发明涉及金属冶金中化渣、脱磷硫的助熔剂技术，具体是一种萤石球及其制备方法。

背景技术

萤石在冶金行业应用广泛，它具有能降低难熔物质的熔点，促进炉渣流动，使渣和金属很好地分离，在冶炼过程中能改善脱硫、脱磷过程，增强金属的可锻性和抗张强度等特点。因此，它作为助熔剂被广泛应用于钢铁冶炼及铁合金生产、化铁工艺和有色金属冶炼。中国是萤石制品的生产大国，也是一个消费大国。目前萤石块矿资源很少，且品位低。国内萤石块矿生产年年减产，国内萤石块矿市场缺口大。近年来，供应国内炼钢的萤石块矿品位低，不能适应钢厂生产速度，且化渣时间长、效果差，延误生产速度使生产力降低。

基于萤石供需之间越来越激烈的矛盾的状况，深加工、再加工人工合成萤石球代替萤石块矿成为发展趋势。其中，人工合成高压萤石球以其优越的、高效的生产力得到了良好的发展。而且我国萤石低品位资源较多，为人工合成高压萤石球制品工业的进一步发展提供了原料基础，用其开发人工合成高压萤石球制品也逐渐引起了人们的关注。

萤石中的主要成分氟对炉衬有较大的侵蚀作用，特别是使用过量时对炉衬的侵蚀可缩短炉体的寿命，同时在冶炼过程中氟化物经除尘后进人污水中，也会造成水中氟含量增高，污染环境。因此必然要求人工合成的萤石球品位高、成分稳定、有害杂质含量低、粒度均匀、水分含量低、防水防潮性能优良、抗压强度好、化渣速度快以缩短冶炼时间，减少对炉衬的侵蚀。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种萤石球及其制备方法。

为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种萤石球，CaF₂的含量≥90wt%，SiO₂的含量≤5.25 wt%，S的含量≤0.14 wt%，P的含量≤0.033 wt%，H₂O的含量≤1.02 wt%。

本发明还提供上述萤石球的制备方法，包括如下步骤。

步骤一、准备原料，其中浮选精矿萤石粉的量≥93 wt%，粘土的量≤7 wt%，将两者风干。

步骤二、将浮选精矿萤石粉和粘土均匀混合，得到混合原料。

步骤三，向混合原料中添加无机结合剂，并进一步均匀混合成混合料，其中无机结合剂的量不大于混合原料的7 wt%。

步骤四、将混合料送入强力压球机中制成萤石球。

步骤五、将成型的萤石球送到风房中于110℃保温8~9小时烘干。

而且，所述浮选精矿萤石粉是由品位在25%~38%之间的萤石原矿依次经过破碎工序、研磨工序、浮选工序、脱水工序获得；所述破碎工序，是将原矿经过30mm×30mm网格的筛子筛分后，筛下的料直接进入研磨工序，筛上的料输送到颚式破碎机中破碎至粒度≤Ф30mm后再进入研磨工序；所述研磨工序，是将经破碎后的原矿送入球磨机与螺旋分级机构成的闭路中磨细及分级，将原矿的70%磨至粒度小于200目；所述浮选工序，是将原矿粉置于分级机中溢流后，经2次搅拌进入浮选机进行一次粗选得到粗选精矿，粗选精矿经6次精选后得到萤石泡沫精矿，用砂浆泵将萤石泡沫精矿抽送到浓缩池脱水，粗选后的尾矿再经二次扫选后成最终尾矿，尾矿经尾矿泵送至尾矿坝；所述脱水工序，是将萤石泡沫精矿在浓缩池经浓缩沉淀后，矿浆自流进入过滤机脱水，在真空作用下可使得萤石泡沫精矿的水份含量小于10%。

而且，所述粘土是膨润土。

而且，所述无机结合剂是水玻璃。

本发明提供的人工合成的萤石球采用水玻璃加膨润土的复合结合剂系统，所产生的萤石球耐压强度高，符合冶金化渣的生产要求，避免了直接使用萤石矿粉加入到金属冶炼的设备中造成喷入深度不足而引起的金属冶炼脱硫、脱磷不均等问题。并且本发明提供的萤石球品位高（CaF₂的含量≥90wt%），有害杂质含量低（SiO₂≤5.25 wt%、S≤0.14 wt%、P≤0.033 wt%），成分稳定，粒度均匀，水分含量低，防水防潮性能优良，抗压强度好，化渣速度快以缩短冶炼时间，对炉衬的侵蚀小。

附图说明

图1是不同水玻璃加入量对样品CaF₂、SiO₂含量的影响。

图2是不同膨润土加入量对样品CaF₂、SiO₂含量的影响

图3是成型压力对水玻璃含量不同的样品的耐压强度的影响。

图4是成型压力对膨润土含量不同的样品的耐压强度的影响。

图5是水玻璃加入量对成型压力不同的样品的耐压强度的影响。

图6是膨润土加入量对成型压力不同的样品的耐压强度的影响。

具体实施方式

下面根据实施例和附图对本发明进一步说明。

实施例一。

产品：CaF₂的含量90.58 wt%，SiO₂的含量≤5.59 wt%的萤石球。

制备方法：浮选精矿萤石粉占93 wt%，膨润土占7 wt%，将两者风干，将浮选精矿萤石粉和膨润土均匀混合，得到混合原料，向混合原料中添加量为混合原料的4 wt%的水玻璃，并进一步均匀混合成混合料，将混合料送入强力压球机中制成萤石球，将成型的萤石球送到风房中于110℃保温8~9小时烘干，即为成品。

实施例二。

产品：CaF₂的含量90.45 wt%，SiO₂的含量≤6.03 wt%的萤石球。

制备方法：浮选精矿萤石粉占93 wt%，膨润土占7 wt%，将两者风干，将浮选精矿萤石粉和膨润土均匀混合，得到混合原料，向混合原料中添加量为混合原料的5 wt%的水玻璃，并进一步均匀混合成混合料，将混合料送入强力压球机中制成萤石球，将成型的萤石球送到风房中于110℃保温8~9小时烘干，即为成品。

实施例三。

产品：CaF₂的含量90.31 wt%，SiO₂的含量≤5.98 wt%的萤石球。

制备方法：浮选精矿萤石粉占93 wt%，膨润土占7 wt%，将两者风干，将浮选精矿萤石粉和膨润土均匀混合，得到混合原料，向混合原料中添加量为混合原料的6 wt%的水玻璃，并进一步均匀混合成混合料，将混合料送入强力压球机中制成萤石球，将成型的萤石球送到风房中于110℃保温8~9小时烘干，即为成品。

实施例四。

产品：CaF₂的含量90.08 wt%，SiO₂的含量≤6.32 wt%的萤石球。

制备方法：浮选精矿萤石粉占93 wt%，膨润土占7 wt%，将两者风干，将浮选精矿萤石粉和膨润土均匀混合，得到混合原料，向混合原料中添加量为混合原料的7 wt%的水玻璃，并进一步均匀混合成混合料，将混合料送入强力压球机中制成萤石球，将成型的萤石球送到风房中于110℃保温8~9小时烘干，即为成品。

实施例五。

产品：CaF₂的含量90.55 wt%，SiO₂的含量≤6.30 wt%的萤石球。

制备方法：浮选精矿萤石粉占93 wt%，膨润土占7 wt%，将两者风干，将浮选精矿萤石粉和膨润土均匀混合，得到混合原料，向混合原料中添加量为混合原料的8 wt%的水玻璃，并进一步均匀混合成混合料，将混合料送入强力压球机中制成萤石球，将成型的萤石球送到风房中于110℃保温8~9小时烘干，即为成品。

实施例六。

产品：CaF₂的含量92.35 wt%，SiO₂的含量≤4.89 wt%的萤石球。

制备方法：浮选精矿萤石粉占96 wt%，膨润土占4 wt%，将两者风干，将浮选精矿萤石粉和膨润土均匀混合，得到混合原料，向混合原料中添加量为混合原料的7 wt%的水玻璃，并进一步均匀混合成混合料，将混合料送入强力压球机中制成萤石球，将成型的萤石球送到风房中于110℃保温8~9小时烘干，即为成品。

实施例七。

产品：CaF₂的含量91.52 wt%，SiO₂的含量≤5.25 wt%的萤石球。

制备方法：浮选精矿萤石粉占95 wt%，膨润土占5 wt%，将两者风干，将浮选精矿萤石粉和膨润土均匀混合，得到混合原料，向混合原料中添加量为混合原料的7 wt%的水玻璃，并进一步均匀混合成混合料，将混合料送入强力压球机中制成萤石球，将成型的萤石球送到风房中于110℃保温8~9小时烘干，即为成品。

实施例八。

产品：CaF₂的含量90.95 wt%，SiO₂的含量≤5.96 wt%的萤石球。

制备方法：浮选精矿萤石粉占94 wt%，膨润土占6 wt%，将两者风干，将浮选精矿萤石粉和膨润土均匀混合，得到混合原料，向混合原料中添加量为混合原料的7 wt%的水玻璃，并进一步均匀混合成混合料，将混合料送入强力压球机中制成萤石球，将成型的萤石球送到风房中于110℃保温8~9小时烘干，即为成品。

实施例九。

产品：CaF₂的含量88.86 wt%，SiO₂的含量≤7.21 wt%的萤石球。

制备方法：浮选精矿萤石粉占92 wt%，膨润土占8 wt%，将两者风干，将浮选精矿萤石粉和膨润土均匀混合，得到混合原料，向混合原料中添加量为混合原料的7 wt%的水玻璃，并进一步均匀混合成混合料，将混合料送入强力压球机中制成萤石球，将成型的萤石球送到风房中于110℃保温8~9小时烘干，即为成品。

表1 原料配比

Figure 2014100311142100002DEST_PATH_IMAGE002

表2 产品主要成分

Figure 2014100311142100002DEST_PATH_IMAGE004

上述实施例以如下规则提供：1、膨润土加入量一定（即7 wt%），水玻璃加入量分别为4%、5%、6%、7%、8%；2、水玻璃加入量一定（即7 wt%），膨润土加入量分别为：4%、5%、6%、7%、8%。不同水玻璃加入量对CaF₂、SiO₂含量的影响，如图1所示；不同膨润土加入量对CaF₂、SiO₂含量的影响，如图2所示。

由图1可以看出，随着水玻璃含量的增加，样品中SiO₂的含量基本呈现增加的趋势，当结合剂含量为7%以后，增加趋势趋于平缓，SiO₂含量的最大值不超过6.4%；而样品中CaF₂的含量随着结合剂含量的增加先降低后增加，当结合剂含量为7%时，CaF₂的含量为最小（90.08%）。

由图2可以看出，随着膨润土含量的增加，样品中SiO₂的含量呈现上升的趋势，SiO₂含量的最大值不超过7.3%；而样品中CaF₂的含量随着粘土含量的增加而降低，最小值为88.86%。

下面提供上述9个实施例成型时，分别实施20、30、40、50、60MPa的成型压力，均经过110℃、24小时烘干后，按GB/T3001-1982测试试样的常温耐压强度。结果如图3~图6所示。

图3为成型压力对粘土含量一定（7%）、结合剂含量不同的样品的耐压强度的影响曲线，由图3可以看出：随着成型压力的增加，110℃、24 h烘干后的不同结合剂含量的试样的耐压强度均呈现增加的趋势。

图4为成型压力对结合剂含量一定（7%）、粘土含量不同的样品的耐压强度的影响曲线，由图4可以看出：随着成型压力的增加，110℃、24 h烘干后的不同粘土含量的试样的耐压强度也都呈现增加的趋势。

图5为结合剂含量对粘土含量一定（7%）、成型压力不同的样品的耐压强度的影响曲线，由图5可以看出：随着水玻璃加入量的增加，110℃、24 h烘干后试样的耐压强度呈现增加的趋势，但是，结合剂加入量为7%以后，耐压强度增加趋势变缓，考虑到生产的经济效益，实际生产中以结合剂加入量不大于7%为较好。

图6为粘土含量对结合剂含量一定（7%）、成型压力不同的样品的耐压强度的影响曲线，由图6可以看出：随着膨润土加入量的增加，110℃、24 h烘干后试样的耐压强度呈现减小的趋势，这可能是粘土的成分影响了结合剂的粘结能力，粘土加入量为6%以后，耐压强度减小趋势趋于平缓。

结论：试验配方中样品的CaF₂、SiO₂含量均比较合理（SiO₂≤7.3%、CaF₂≥88%），同时样品的耐压强度也较高。考虑到武钢对萤石球的执行标准：SiO₂≤6%、CaF₂≥85%，编号为1、3、6、7、8的配方满足要求，同时考虑萤石球的强度要求，建议以3、6号的配方进行生产，也即水玻璃加入6%、膨润土加入7%或者水玻璃加入7%、膨润土加入4%。可以预测，将合成的萤石球应用于钢铁冶炼及铁合金生产、化铁工艺和有色金属冶炼的脱硫、脱磷过程会有良好的效果。

上述各实施例中的浮选精矿萤石粉，是由品位在25%~38%之间的萤石原矿依次经过破碎工序、研磨工序、浮选工序、脱水工序获得；所述破碎工序，是将原矿经过30mm×30mm网格的筛子筛分后，筛下的料直接进入研磨工序，筛上的料输送到颚式破碎机中破碎至粒度≤Ф30mm后再进入研磨工序；所述研磨工序，是将经破碎后的原矿送入球磨机与螺旋分级机构成的闭路中磨细及分级，将原矿的70%磨至粒度小于200目；所述浮选工序，是将原矿粉置于分级机中溢流后，经2次搅拌进入浮选机进行一次粗选，粗选后的尾矿再经二次扫选后成最终尾矿，尾矿经尾矿泵送至尾矿坝，粗选精矿经6次精选后得到萤石泡沫精矿，用砂浆泵将萤石泡沫精矿抽送到浓缩池脱水；所述脱水工序，是将萤石泡沫精矿在浓缩池经浓缩沉淀后，矿浆自流进入过滤机脱水，在真空作用下可使得萤石泡沫精矿的水份含量小于10%，即得到浮选精矿萤石粉。

国内市场上萤石精矿粉十分紧缺，低品位的萤石矿又很难被市场接纳，例如原红安萤石矿是国内的大型萤石矿，有大量低品位萤石原矿被遗弃，总量大约是80万吨，品位在25%-38%之间。上述方案成功地将低品位萤石原矿转变成市场欢迎的浮选精矿萤石粉，并进一步应用于钢铁冶炼及铁合金生产、化铁工艺和有色金属冶炼。变废为宝，也是国家可持续发展所必须的。

另外，尾矿的处理一直是困扰选矿企业的一大难题，既要能满足生产又要做到环保。我们采取循环再利用的方法，首先将尾矿打入沉堰式分级机中分级并使尾矿砂排出并堆，并堆后的尾矿可以卖给砖厂使用。针对溢流出的泥浆，加入三氯化铝使其絮凝沉淀进而使得水和泥浆分层，水可以被抽回选矿厂车间再次利用，而泥也可循环利用从而实现零排放。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种萤石球，其特征在于：CaF₂的含量≥90 wt%，SiO₂的含量≤5.25 wt%，S的含量≤0.14 wt%，P的含量≤0.033 wt%，H₂O的含量≤1.02 wt%。

2.一种如权利要求1所述萤石球的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、准备原料，其中浮选精矿萤石粉的量≥93 wt%，粘土的量≤7 wt%，将两者风干；

步骤二、将浮选精矿萤石粉和粘土均匀混合，得到混合原料；

步骤三，向混合原料中添加无机结合剂，并进一步均匀混合成混合料，其中无机结合剂的量不大于混合原料的7 wt%；

步骤四、将混合料送入强力压球机中制成萤石球；

3.根据权利要求2所述的一种萤石球的制备方法，其特征在于：所述浮选精矿萤石粉是由品位在25%~38%之间的萤石原矿依次经过破碎工序、研磨工序、浮选工序、脱水工序获得；所述破碎工序，是将原矿经过30mm×30mm网格的筛子筛分后，筛下的料直接进入研磨工序，筛上的料输送到颚式破碎机中破碎至粒度≤Ф30mm后再进入研磨工序；所述研磨工序，是将经破碎后的原矿送入球磨机与螺旋分级机构成的闭路中磨细及分级，将原矿的70%磨至粒度小于200目；所述浮选工序，是将原矿粉置于分级机中溢流后，经2次搅拌进入浮选机进行一次粗选得到粗选精矿，粗选精矿经6次精选后得到萤石泡沫精矿，用砂浆泵将萤石泡沫精矿抽送到浓缩池脱水，粗选后的尾矿再经二次扫选后成最终尾矿，尾矿经尾矿泵送至尾矿坝；所述脱水工序，是将萤石泡沫精矿在浓缩池经浓缩沉淀后，矿浆自流进入过滤机脱水，在真空作用下可使得萤石泡沫精矿的水份含量小于10%。

4.根据权利要求2或3所述的一种萤石球的制备方法，其特征在于：所述粘土是膨润土。

5.根据权利要求2或3所述的一种萤石球的制备方法，其特征在于：所述无机结合剂是水玻璃。